Возле Солнца обнаружили две чёрные дыры неизвестного типа
В обоих случаях невидимые массивные объекты держат в плену практически точно такую же звезду, как наше Солнце.
Чёрная дыра Cygnus X-1. Фото © NASA / CXC / M.Weiss
Вообще чёрную дыру можно обнаружить только в том случае, когда вокруг неё не царит какая-то беспросветная пустота, то есть когда поблизости хоть что-то есть. Допустим, разбросанный по космическому пространству межзвёздный газ, облака пыли, а может быть, и обломки погибших планет. Тогда она всё это к себе притянет, это начнёт вокруг неё кружиться с невообразимой скоростью и создавать светящийся аккреационный диск. От него в том числе исходит, например, рентгеновское излучение, и его телескопы могут фиксировать.
И примерно то же самое будет, если у невидимого космического монстра есть пленник, то есть звезда-напарник. Только есть одно но: этот напарник должен находиться достаточно близко, чтобы можно было заметить его взаимодействие с невидимым хозяином. А как они взаимодействуют? Во-первых, вращаются вокруг общего центра притяжения. То есть астрономы видят, что какая-то звезда всё время наворачивает круги, а в центре этих кругов (вернее, всё-таки эллипсов, потому что орбиты чаще всего бывают вытянутые) ничего не видно. Это повод заподозрить, что там чёрная дыра. А если эта несчастная очень близко, то хищник понемногу поедает её вещество и, опять же, испускает рентгеновские лучи — характерный симптом. Конечно, в таком случае звезда в этой Вселенной — не жилец. Рано или поздно с ней будет примерно так.
Чёрная дыра разрушает звезду-компаньона
В Млечном Пути насчитали около сотни таких обречённых двойных систем. Но это лишь то мизерное количество, которое пока удалось обнаружить. По мнению учёных, при невероятных размерах и "населённости" нашей галактики (сотни миллиардов звёзд!) на самом деле чёрных дыр в ней должно быть порядка ста миллионов. Просто пока их находят в основном в двойных звёздных системах, причём до сих пор видели только в весьма тесном союзе со своими жертвами. Так вот, похоже, что техника наконец дошла до того, чтобы обнаруживать в космосе и другие варианты существования чёрных дыр. А именно такие, при которых это всепожирающее нечто в данный момент никого и ничего не ест. Соответственно, ничего не излучает и этим себя не выдаёт.
В космосе наблюдают сейчас два таких объекта. Один (Gaia BH1) находится в районе созвездия Змееносца, другой (Gaia BH2) — в направлении Центавра. Это тоже двойные звёздные системы, и что примечательно: напарник и там, и там по массе практически такой же, как наше Солнце. Только в Змееносце это "солнце" ещё в расцвете лет, то есть по размерам тоже нашей звезде соответствует, а в Центавре оно уже состарилось и раздулось до объёмов красного гиганта радиусом почти в восемь раз больше Солнца.
Двойная система с чёрной дырой в созвездии Центавра
Их чёрные дыры при этом "весят" примерно по девять Солнц. Кстати, поразительная деталь, на которую не всегда обращают внимание: чёрная дыра звёздной массы (то есть сравнимая по массе со звездой) на самом деле очень маленькая: к примеру, та, которая в Змееносце, имеет радиус 28 километров, которая в Центавре — 26. К примеру, нейтронная звезда тоже примерно размером с большой город, но она массой максимум в два Солнца, и то получается настолько плотный сгусток, что в веществе уже рушится атомная структура и остаются прижатые друг к другу сплошные нейтроны (потому звезда так и называется). А если вдуматься в тот факт, что в сферу радиусом 28 километров умещаются девять Солнц, то это уже просто за горизонтом человеческого понимания.
Млечный Путь и сверхмассивная чёрная дыра. Фото © NASA / JPL-Caltech
Так вот, уникальность сложившейся у этих чёрных дыр ситуации в том, что они от своих компаньонов держатся сравнительно далеко. Настолько, что обнаружить их существование удалось только по постоянному вращению вокруг них захваченных звёзд. Красный гигант свою Gaia BH2 огибает за три года, а двойник Солнца оборот вокруг Gaia BH1 делает за 185 дней. И обе звезды пока избегают той участи, которая обычно уготована звёздам в таких двойных системах. А это означает, что учёные имеют дело с чёрными дырами ранее неизвестного типа. Находятся эти уникумы на расстояниях, которые в астрофизике считаются невеликими: 1560 и 3800 световых лет соответственно. К слову, Gaia BH1 считается ближайшей или как минимум одной из самых близких к Земле чёрных дыр, известных науке.
Интересно, что очень большая разница по массе между чёрной дырой и её компаньоном позволяет предположить, что в этой двойной системе находятся не родные сёстры, они не родились одновременно из одного протозвёздного облака. Значит, такой союз мог появиться в результате случайной встречи. В воображении возникает картина, на которой Солнце тоже находится в таких своеобразных отношениях с какой-нибудь чёрной дырой в десяток раз массивнее него. И она точно так же далеко и не обнаруживает себя никаким излучением. Интересно, как бы мы об этом узнали? Видимо, тоже по вращению Солнца вокруг неё (то есть вокруг общего центра масс, конечно). Мы замечали бы изменения на небесной сфере. Наверное.